Bakteriaalne konjugatsioon
Bakteriaalne konjugatsioon on geneetilise materjali ülekandmine bakterirakkude vahel otsese rakkudevahelise kontakti või kahe raku vahelise sildataolise ühenduse kaudu.
Konjugatsioon on horisontaalse geenisiirde mehhanism, nagu ka transformatsioon ja transduktsioon, kuigi need kaks muud mehhanismi ei hõlma rakkudevahelist kontakti.
Bakteriaalse konjugatsiooni avastasid Nobeli preemia laureaadid Joshua Lederberg ja Edward Tatum. Nad näitasid, et bakter Escherichia coli astus sugulise faasi, mille käigus ta võis jagada geneetilist teavet.
Bakteriaalset konjugatsiooni peetakse sageli ebaõigesti sugulise paljunemise ekvivalendiks, kuna see hõlmab geneetilise materjali vahetamist. Konjugatsiooni käigus annab doonorrakk konjugeeriva või mobiliseeritava geneetilise elemendi, mis on enamasti plasmiid või transposoon. Enamikul konjugatiivsetel plasmiididel on süsteemid, mis tagavad, et vastuvõtjarakk ei sisalda juba sarnast elementi.
Ülekantud geneetiline teave on sageli kasulik vastuvõtjale. Kasu võib hõlmata antibiootikumiresistentsust, ksenobiootikumide taluvust või võimet kasutada uusi metaboliite. Selliseid kasulikke plasmiide võib pidada bakteriaalseteks endosümbiontideks. Muid elemente võib aga vaadelda kui bakteriaalseid parasiite ja konjugatsiooni kui nende poolt välja arendatud mehhanismi, mis võimaldab nende levikut.
Mehhanism
Põhiline konjugatiivne plasmiid on F-plasmiid ehk F-faktor. F-plasmiid on episoom (plasmiid, mis võib integreeruda bakteri kromosoomi), mille pikkus on umbes 100 000 aluspaari.
F-plasmiidist võib olla antud bakteris ainult üks koopia, kas vaba või integreeritud, ja baktereid, millel on üks koopia, nimetatakse F-positiivseteks või F-plusseks (tähistatakse F +). Rakke, millel puudub F-plasmiid, nimetatakse F-negatiivseteks või F-miinuseks (F ) -ja need võivad toimida retsipiendirakkudena.
Bakteriaalse konjugatsiooni skemaatiline joonis. Konjugatsiooni skeem 1- Doonorrakk toodab pilus. 2- Pilus kinnitub retsipiendirakule ja ühendab kaks rakku. 3- Mobiilne plasmiid nikastub ja seejärel kantakse üks DNA-sirm retsipiendirakule. 4- Mõlemad rakud sünteesivad komplementaarse ahela, et toota kahesuunaline ringplasmiid ja paljundada ka pili; mõlemad rakud on nüüd elujõulised doonorid.
Kuningriikidevaheline ülekanne
Lämmastikku siduvad risobid on huvitav näide liigidevahelisest konjugatsioonist.
Näiteks Agrobacterium'i kasvajat tekitav (Ti) plasmiid ja A. rhizogenes'i juurtuumorit tekitav (Ri) plasmiid sisaldavad geene, mis on võimelised kanduma taimerakkudesse. Need geenid muudavad taimerakud tehasteks, mis toodavad kemikaale, mida bakterid kasutavad lämmastiku ja energia saamiseks. Nakatunud rakud moodustavad vastavalt krooni- või juurekasvajaid. Ti ja Ri plasmiidid on seega bakterite endosümbiondid, mis omakorda on nakatunud taime endosümbiondid (või parasiidid).
Geenitehnoloogia
Konjugeerimine on mugav vahend geneetilise materjali ülekandmiseks erinevatele sihtmärkidele. Laboratooriumides on teatatud edukatest ülekannetest bakteritest pärmidele, taimedele, imetajate rakkudele ja isoleeritud imetajate mitokondritele.
Konjugatsioonil on eeliseid teiste geneetilise ülekande vormide ees. Taimekasvatuses täiendab Agrobakteriumiga sarnane konjugatsioon teisi standardseid vahendeid, nagu tubakamosaikviirus (TMV). Kuigi TMV on võimeline nakatama paljusid taimeperekondi, on need peamiselt rohttaimede kahekojalised. Agrobakterilaadset konjugatsiooni kasutatakse samuti peamiselt kahekojaliste puhul, kuid ka ühekojalised vastuvõtjad ei ole haruldased.
Küsimused ja vastused
K: Mis on bakteriaalne konjugatsioon?
V: Bakteriaalne konjugatsioon on geneetilise materjali ülekandmine bakterirakkude vahel otsese rakkudevahelise kontakti või kahe raku vahelise sillataolise ühenduse kaudu.
K: Millised on teised horisontaalse geeniedastuse mehhanismid?
V: Teised horisontaalse geeniülekande mehhanismid on transformatsioon ja transduktsioon, kuigi need kaks muud mehhanismi ei hõlma rakkudevahelist kontakti.
K: Kes avastas bakteriaalse konjugatsiooni?
V: Bakteriaalse konjugatsiooni avastasid Nobeli preemia laureaadid Joshua Lederberg ja Edward Tatum.
K: Mida näitasid Lederberg ja Tatum Escherichia coli konjugatsiooni käigus?
V: Lederberg ja Tatum näitasid, et bakter Escherichia coli astus suguülemineku faasi, mille käigus ta võis jagada geneetilist teavet.
K: Mida annab konjugatsiooni ajal doonorrakk?
V: Konjugatsiooni ajal annab doonorrakk konjugeeriva või mobiliseeritava geneetilise elemendi, mis on enamasti plasmiid või transposoon.
K: Millised on konjugatsiooni käigus ülekantud geneetilise informatsiooni eelised?
V: Konjugatsiooni käigus ülekantud geneetiline teave on sageli retsipiendile kasulik. Kasu võib hõlmata antibiootikumiresistentsust, ksenobiootikumide taluvust või võimet kasutada uusi metaboliite.
K: Kuidas võib vaadelda mõningaid konjugatsiooni käigus ülekantud elemente?
V: Teisi konjugatsiooni käigus ülekantud elemente võib vaadelda kui bakteriaalset parasiiti ja konjugatsiooni kui nende poolt välja töötatud mehhanismi, mis võimaldab nende levikut.
